氨基化纖維素的制備及其吸附和絮凝性能研究.pdf

1、目前環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，水污染成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素和人們健康的威脅。針對工業(yè)廢水中污染物成分復(fù)雜，水體污染物電荷多樣性，造成污水處理流程復(fù)雜;所以開發(fā)一種綠色經(jīng)濟(jì)、制備簡單和易于規(guī)?；墓に嚦蔀檠芯康臒狳c。
　　本文建立一種簡單的制備工藝，以綠色纖維素為原料，聚乙烯亞胺(PEI)為功能單體，通過化學(xué)交聯(lián)制備具有吸附和絮凝雙功能的氨基化纖維素(cellulose-PEI)，經(jīng)過對染料和高嶺土優(yōu)化處理，并進(jìn)一步地應(yīng)用在工業(yè)廢水，結(jié)果如

2、下:
　　(1)氨基化纖維素的制備、結(jié)構(gòu)表征和性能研究:通過化學(xué)交聯(lián)，在非均相條件下成功地制備出具有高氨基含量的cellulose-PEI材料，所得的氨基化材料氨基含量最高可調(diào)控在17.5mmol/g，通過正交實驗設(shè)計，得到了最優(yōu)工藝條件:纖維素/聚乙烯亞胺比例為1/1，溫度為45℃，戊二醛用量為1.5g，反應(yīng)時間為3h，在這個條件下成功地制備出具有高氨基含量的纖維素基雙功能材料，所得的雙功能材料具有17.5mmol/g的高氨基含

3、量，說明其制備工藝簡便實用，但纖維素的功能化率也得到提高。通過FTIR和XPS證明PEI的成功引入，通過SEM顯示接枝后的纖維素表面形貌明顯有變化，TGA檢測表明該材料依然保持較高的熱穩(wěn)定性。
　　(2)氨基化纖維素的吸附性能研究:氨基化纖維素對陰離子型染料活性黃X-RG(XRG)、非離子型染料分散棕S-3RL(DB3)和陽離子型染料M-7G(M7G)展現(xiàn)了優(yōu)良的吸附性能，對染料的實際吸附量更接近Langmuir理論吸附量;吸附過

4、程遵循偽二級動力學(xué)，主要以化學(xué)單層吸附為主;在吸附過程中，引入的氨基負(fù)責(zé)通過靜電吸引和氫鍵相互作用有效地除去染料。
　　(3)氨基化纖維素對分散染料的吸附研究:為了進(jìn)一步地提高氨基化纖維素對分散染料的吸附性能，通過分散藍(lán)ZBLN和分散黃E-3G的吸附和機(jī)理研究，發(fā)現(xiàn)在最優(yōu)pH下，吸附量分別達(dá)到98mg/g（分散藍(lán)）和98.1mg/g（分散黃）;同時在pH為3時，吸附后的產(chǎn)物尺寸達(dá)到最大，分別可達(dá)6685nm和3092nm?？疾炝藀

5、H對分散染料形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，分散黃染料在酸性和堿性條件下發(fā)生破乳現(xiàn)象，而分散藍(lán)只有在堿性條件發(fā)生破乳現(xiàn)象。染料吸附的主要機(jī)理通過動力學(xué)和紅外FRIR進(jìn)一步地證明，吸附的主要原理是化學(xué)吸附，主要以破乳作用和靜電吸附同時作用，從而對分散染料達(dá)到去除效果。
　　(4)氨基化纖維素的絮凝性能研究:通過調(diào)控用量、絮凝時間、pH和沉降速度，以高嶺土懸浮液為模型，考察氨基化纖維素的絮凝性能。探究用量影響時，氨基含量最高的絮凝效果最好，濁度最低可

6、達(dá)到8.7NTU，此時形成的絮狀物最大，尺寸為48.6μm。絮凝時間30min后都具有優(yōu)良的絮凝效果;不同pH下，在整個體系中偏中性時，絮凝效果最好，氨基含量最高的雙功能材料達(dá)到最優(yōu)效果;通過絮凝機(jī)理的探究，絮凝主要機(jī)理是電荷中和和架橋作用。
　　(5)氨基化纖維素對企業(yè)廢水的處理:通過對印染廢水和機(jī)械加工廢水的優(yōu)化處理，展示了優(yōu)良的絮凝性能;對印染廢水處理時，COD值分別從490mg/L降到了65mg/L，降低了86.7％，對機(jī)

7、械加工廢水從390mg/L降到了77mg/L，降低了80.3％;對印染廢水的色度也起到了很好的去除效果。
　　本文提供了一種簡單的制備工藝，以綠色纖維素為原料，聚乙烯亞胺(PEI)為功能單體，通過化學(xué)交聯(lián)，在非均相條件下制備氨基化纖維素(cellulose-PEI)，展現(xiàn)了良好的吸附和絮凝性能，并進(jìn)一步地應(yīng)用于企業(yè)廢水。本論文的研究結(jié)果證明開發(fā)了一種簡單的制備工藝，有利于規(guī)模化應(yīng)用，也為將來多功能材料的發(fā)展和應(yīng)用開拓了新思路和新方